RLC pilnā pretestība pret ierosmes frekvenci: rezonanses atrašana

1 · Prognozē

Secīgu RLC ķēdi ierosina maiņstrāvas avots ar mainīgu frekvenci. Vai ķēdes kopējā pretošanās strāvai (pilnā pretestība) sasniedz minimumu pie kādas konkrētas frekvences?

• Pilnā pretestība sasniedz maksimumu pie kādas frekvences.
• Pilnā pretestība nav atkarīga no ierosmes frekvences.
• Jā — pilnā pretestība sasniedz minimumu (vienādu ar tikai R) pie rezonanses frekvences ω₀ = 1/√(LC).

2 · Iestati

1. Atver RLC rezonanses eksperimentu un nospied Atiestatīt. R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F ir fiksēti (tie paši kā saistītajā secīgās RLC ķēdes eksperimentā).
2. Ieslēdz pilnās pretestības un fāzes leņķa rādījumus.
3. Iestati ierosmes leņķisko frekvenci katram mēģinājumam (kā ω₀ = 1/√(LC) = 10 rad/s reizinātājs) un ieraksti pilno pretestību.

3 · Vāc datus

Zīmē pilno pretestību Z (y ass) pret ierosmes frekvenci ω (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Kur ir minimums?

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini reaktīvo pretestību X = ωL − 1/(ωC), tad Z = √(R² + X²) un φ = atan2(X, R), ar R = 20 Ω, L = 1 H, C = 0.01 F. Salīdzini abus ar tabulu.
2. Pie ω = ω₀ = 10 rad/s apstiprini, ka Z = R precīzi un φ = 0. Izskaidro, kāpēc induktīvā reaktīvā pretestība ωL un kapacitīvā reaktīvā pretestība 1/(ωC) tieši anulējas pie rezonanses, atstājot tikai rezistora pretošanos.

5 · Paplašina

1. Radio uztvērējs būtībā ir RLC ķēde, kuras rezonanses frekvenci tu pielāgo (parasti ar maināmu kondensatoru), lai tā sakrīt ar stacijas raidīšanas frekvenci, kur pilnā pretestība krīt un strāva — un signāls — sasniedz maksimumu. Izskaidro, kāpēc stacijas citās frekvencēs tiek apspiestas.
2. Fāzes leņķis φ ir negatīvs zem rezonanses un pozitīvs virs tās. Izskaidro, izmantojot reaktīvās pretestības formulu X = ωL − 1/(ωC), kāpēc zemas frekvences liek kondensatoram dominēt (negatīvs X), kamēr augstas frekvences liek spolei dominēt (pozitīvs X).

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas